（环境工程专业论文）铁路中小站区生活污水处理技术研究.pdf

中文摘要 中文摘要 摘要：本文在对我国东北、西南、华东地区现有铁路中小站段进行调查研究 的基础上，根据我国铁路中小站区生活污水的特点及不同站区地理环境的差异， 将新型节能技术与传统的污水处理方法相结合提出“新型节能生态污水处理系 统 。在铁科院怀柔试验基地建立中试规模的节能型污水处理系统，然后运用数学 模型对该系统工艺的污水处理效果进行分析和优化，提出影响系统正常运行的主 要因子及该工艺在不同情况下运行的边界条件。最后利用层次分析法和模糊数方 法对节能型污水处理系统进行了综合效益分析。得出以下结论： ( 1 ) 根据调查实际情况，可以得出中小站区污水排放特点：污水进水量小 且很不均衡、点多线长，污染源分散；污水水质优于一般市政污水，一般为： c o d 盯5 0 - 2 2 0 m g l ，氨氮1 0 - 5 0 m g l ，s s5 0 - 2 0 0 r a g l ；一天之内污水水量水质 出现了两个高峰期，一是1 1 点1 4 点，一是下午5 点左右，其余各时段变化不是 很大，这两个时间段一般c o d 在1 0 0 2 0 0 m g l ，氨氮在3 0 5 0 m g l ，s s 在9 0 2 0 0 m g l ，晚上污水水量和污染负荷低于白天，而且下半夜污水水量和污染负荷又低 于上半夜。 ( 2 ) 研究证明，针对铁路站段生活污水处理采用单一形式的生态处理工艺难 以达到目标，研究的最佳技术方案应该是超深厌氧塘、曝气池、人工湿地床组合 功能的新型节能生态处理系统。污水处理系统中超深厌氧塘按2 m 3 d 的流量设计， 而每一个湿地单元按o 5 m 3 d 的流量设计，则该系统各构筑物尺寸及技术参数如下： 蓄水池1 5 1 5 1 2 m ；超深厌氧塘痧1 1 1 0 7 m ；曝气池1x1 1 5 m ；水平潜 流人工湿地4 5 2 2 l m ；垂直流人工湿地4 5 2 2 1 3 m 。 ( 3 ) 研究表明，影响节能型污水处理系统污染物去除效果的主要因素是水力 停留时间、温度、有机负荷及需氧量。当停留时间t = l - 2 d 、水温t = 6 、有机负 荷f m = 4 m g l 、需氧量r _ 3 9 6 5 8 k g h 时，系统对c o d 、b o d s 、m 4 - n 、s s 的 去除率分别为9 7 、8 8 、9 3 、6 6 。当停留时间t - = 5 - 6 d 、水温t _ 2 0 、有机 负荷f m = 2 m g l 、需氧量r 亍3 9 6 5 6 k g h 时，系统对c o d 、b o d 5 、n h 4 - n 、s s 的去除率分别为9 9 、9 7 5 、9 7 、8 6 ，系统出水达到污水综合排放标准 ( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ) 中其他排污单位的一级标准。 ( 4 ) 运用层次分析法和模糊数方法进行研究，根据线性加权函数值u ，( x ) 对效 益进行分析判断。结果表明，怀柔试验基地人工湿地处理系统u ，( 功= 0 7 7 3 6 ，属 于运行良好的生态经济系统，而且其长远效益显著。 关键词：污水排放规律；数学模型；综合效益分析； 分类号：x 7 3 1 1 1 1 a b s t r a c t a bs t r a c t a b s t r a c t ：i nt h i sp a p e r , o nt h eb a s i co fi n v e s t i g a t i o na n dr e s e a r c ho nt h e e x i s t i n gm i d d l ea n ds m a l lr a i l w a ys t a t i o n si nn o r t h e a s t , s o u t h w e s ta n de a s to fc h i n a ， a c c o r d i n gt oc h a r a c t e r i s t i c so fs e w a g ei nc h i n a sr a i l w a ys t a t i o na r e aa n dd i f f e r e n c e so f g e o g r a p h i c a le n v i r o n m e n ti nd i f f e r e n ta r e a s ，i th a sp r o p o s e dt h e ”n e we n e r g y - s a v i n g ， e c o l o g i c a lw a s t e w a t e rt r e a t m e n ts y s t e m ”b yc o m b i n i n gn e we n e r g y s a v i n gt e c h n o l o g y w i mt h et r a d i t i o n a ls e w a g et r e a t m e n tm e t h o d w eh a se s t a b l i s h e dm e d i u m s i z e d e n e r g y s a v i n gw a s t e w a t e rt r e a t m e n ts y s t e m si ni r o na s t r ih u a i r o ut e s ts i t e ，a n du s e d m a t h e m a t i c a lm o d e l st oa n a l y s i sa n do p t i m i z et h er e s u l to f s y s t e m ss e w a g et r e a t m e n t , p r o p o s e dt h eb o u n d a r yc o n d i t i o n so fs y s t e mr u n n i n gi nd i f f e r e n ts i t u a t i o n s f i n a l l y ， t h i sp a p e ru s e da h pa n df u z z yn u m b e rm e t h o dt om a k ec o m p r e h e n s i v eb e n e f i t a n a l y s i s f o re n e r g y - e f f i c i e n tw a s t e w a t e rt r e a t m e n ts y s t e m 1 1 1 ec o n c l u s i o n sa r ea s f o l l o w i n g ： ( 1 ) a c c o r d i n gt ot h es u r v e yo fa c t u a ls i t u a t i o n ，i tc a ng e tt h ec h a r a c t e r i s t i c so f s e w a g ee m i s s i o n si nm i d d l ea n ds m a l ls t a t i o na r e a ：( g t h ei n f l o w o f s e w a g ew a t e r i ss m a l la n du n e v e n ，w i t hm a n yp o i n t sa n dl o n gl i n e ，p o l l u t i o ns o u r c e si sd i s p e r s e d ； w a s t e w a t e rq u a l i t yb e a e rt h a nn o r m a lm u n i c i p a lw a s t e w a t e r ，t h en o r m a li s ：c o d e r5 0 2 2 0 m g l ，a m m o n i an i t r o g e n1 0 5 0m g l ，s s5 0 2 0 0m g l ；( 蓼n 圮 w a s t e w a t e rq u a n t i t ya n dq u a l i t yh a st w op e a l 【p e r i o d si no n ed a y ，o n ei s1la mt o14 a m ， o n ei sa r o u n d5p m ，t h e c h a n g ei sn o tl a r g ei nt h er e s tt i m e ，i nt h et w ot i m ep e r i o d s g e n e r a l l yc o d i s1 0 0 2 0 0m g l ，a m m o n i an i t r o g e ni s3 0 5 0 m g l ，s si s9 0 2 0 0m g | l w a s t e w a t e rq u a n t i t ya n d p o l l u t i o nl o a da tn i g h ti sl o w e rt h a nt h ed a y ， a n da f t e rm i d n i g h tw a t e rq u a n t i t ya n dp o l l u t i o nl o a di sl o w e rt h a ne a r l yn i g h t ( 2 ) r e s e a r c ha n dp r a c t i c eh a sp r o v e dt h a ti ti sd i f f i c u l tt oa c h i e v et h eg o a lb ya s i n g l ee c o l o g i c a lt r e a t m e n tp r o c e s st od e a l 埘t l lt h et h er a i l w a ys t a t i o ns e w a g e ，t h eb e s t t e c h n i c a ls o l u t i o ns h o u l db en e we n e r g y s a v i n ge c o - p r o c e s s i n gs y s t e mh a sc o m b i n a t i o n f e a t u r e so fs u p e rd e e pa n a e r o b i cp o n d ，a e r a t i o nt a n k , c o n s t r u c t e dw e t l a n db e d s u p e r d e e pa n a e r o b i cp o n di ns e w a g et r e a t m e n ts y s t e mh a sb e e nd e s i g e n db y2 m 3 df l o w , a n d e a c hw e t l a n du n i ti sd e s i g n e db y0 5 m df l o w , t h es i z eo ft h es y s t e ms t r u c t u r ea n d t e c h n i c a lp a r a m e t e r sa r ea sf o l l o w s ：r e s e r v o i r1 5 1 5 1 2 m ；s u p e rd e e pa n a e r o b i c p o n d1 1 x10 7 m ；a e r a t i o nt a n k1 1 1 5 m ；h o r i z o n t a ls u b s u r f a c ef l o wc o n s t r u c t e d w e t l a n d s4 5 2 2xl m ；v e r t i c a lf l o wc o n s t r u c t e dw e t l a n d4 5 2 2 1 3 m v 北京交通大学硕士学位论文 ( 3 ) s t u d i e sh a v es h o w nt h a tm a i nf a c t o r sw h i c ha f f e c tt h ep o l l u t a n t sr e m o v a l r e s u l to fe n e r g y s a v i n gs e w a g et r e a t m e n ts y s t e ma r et i m e ，t e m p e r a t u r e ，o r g a n i cl o a da n d o x y g e nd e m a n d w h e nt h es t a y i n gt i m et = l - 2 d ，t e m p e r a t u r et = 6 。c ，t h eo r g a n i cl o a d f m = 4 m g l ，o x y g e nd e m a n dr = 3 9 6 58 k g h ，t h er e m o v a lr a t e so fs y s t e mo nc o d ， b o d s ，n i - 1 4 - n ，s sw e r e9 7 ，8 8 ，9 3 ，6 6 w h e nt h es t a y i n gt i m et = 5 - - 6 d ，t h e w a t e rt e m p e r a t u r et = 2 0 ，t h eo r g a n i cl o a df m = 2 m g l ，o x y g e nd e m a n dr = 3 9 6 5 6 k g h ，t h er e m o v a lr a t e so fs y s t e mo nc o d ，b o d 5 ，n h 4 - n ，s sr e m o v a lr a t e sw e r e 9 9 ，9 7 5 ，9 7 ，8 6 t h es y s t e m si s s u ew a t e ra c h i e v e df i r s ts t a n d a r do fo t h e r s e w a g ed i s p o s a l u n i t si n ”i n t e g r a t e dw a s t e w a t e rd i s c h a r g es t a n d a r d ”( g b 8 9 7 8 19 9 6 ) ( 4 ) u s i n ga 册a n df u z z yn u m b e rm e t h o df o rr e s e a r c h a c c o r d i n gt ot h el i n e a r w e i g h t i n gf u n c t i o nu ：j ( x ) t oa n a l y s i sa n dj u d g et h eb e n e f i t t h er e s u l t ss h o wt h a t w e t l a n dt r e a t m e n ts y s t e mu j ( x ) = 0 7 7 36o ft h et e s ts i t ei nh u a i r o u , i se c o l o g i c a l e c o n o m i cs y s t e mw h i c hi sr u n n i n gg o o d ，a n di t sl o n g t e r mb e n e f i t sa r er e m a r k a b l e k e y w o r d s ：s e w a g ee m i s s i o nl a w ；m a t h e m a t i c a lm o d e l ；c o m p r e h e n s i v eb e n e f i t a n a l y s i s ； c i a s s n 0 ：x 7 3 1 致谢 本论文的工作是在我的导师任福民副教授的悉心指导下完成的，任福民副教 授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢两 年来任福民老师对我的关心和指导。 中国铁道科学研究院的侯世全教授悉心指导我们完成了实验室的科研工作， 在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助，在此向侯老师表示衷心的谢意。 李德生老师和田秀君老师对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意 见，在此表示衷心的感谢。 在实验室工作及撰写论文期间，徐晓辉、郭鑫楠等同学对我论文中的实验 研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。 另外也感谢家人，感谢我的爸爸、妈妈，他们的理解和支持使我能够在学校 专心完成我的学业。 序 序 随着铁路行业的跨越式发展，产生的污水越来越多。近三年来，国家为促进 内需，将大力发展铁路事业，同时也要求加大对污水处理的力度。因此加强对车 站污水的处理势在必行。 铁路中小站区大多位于远离城市的农村地区，由于经济条件和环境条件的限 制，大部分中小站区的生活污水未能达标排放，有的甚至直接排放，严重污染了 农田和附近的环境。调查发现铁路站段污水处理设施也存在一些共同问题：第一， 现在很多处理设施的自控设备已无法正常运行，现在主要靠人工控制；第二，污 水管理人员对污水处理设施不了解，对突发问题无法处理；第三，污水处理设施 与污水水质水量不匹配，造成几乎所有设施都是间歇式运行。由于各地铁路站段 的具体情况不同，所以我们应选择合适的污水处理工艺。 铁路中小站区的生活污水与工业废水相比，水量小、污染物浓度低，从技术 角度而言，这些铁路中小站区生活污水治理应根据当地的实际情况采用分散化、 小型的治理模式，技术上要求工艺简单、净化效果有保证、投资省、能耗低、运 行维护简单。有必要针对铁路站段污水处理特点，研究新型节能生态污水处理技 术处理铁路站区污水，将污水处理、出水资源化和污水综合利用相结合，使站段 污水处理运行维护管理容易，降低运行费用。 新型节能生态污水处理技术的研究符合我国铁路站段污水处理的需要，并符 合我国节能减排的政策。利用该技术处理铁路站段污水在国内属于开创性研究， 其研究成果将直接用于铁路站段污水处理工程建设，为我国铁路中小站区生活污 水处理技术的创新提供理论支持。因此，开发节能型污水处理系统是分散、小型 污水处理在中小站区生活污水处理应用的发展方向。 引言 1 引言 1 1选题依据及研究意义 建国以来我国铁路建设得到长足发展，铁路的通车里程到现在已达到7 万多 公里，居世界第三位【l 】。铁路通车里程的增长也带来了铁路站段的增加。这些站段 在铁路运输的过程中都要产生一定量的污水，如果不达标排放将会给当地环境造 成污染。由于各地的气候、地理位置以及经济发展水平的不同，致使中小站段的 情况复杂，污水排放状况具有较大的差异，处理过程中存在一定的问题；而且大 部分中小站段远离城市，大多位于农村地区，有少数站段污水处理达标排放，而 大部分中小站段污水未能达标，有的甚至是直接排放。初步估计，我国现有中小 站段1 0 0 0 多个，每年产生污水1 5 0 0 多万吨，c o d 2 0 0 0 多吨，氨氮6 0 多吨，对环 境造成了巨大的影响【2 1 。 近年来，随着我国社会建设事业的加快，国家对环境保护事业越来越重视， 环境标准更加严格，要求铁路站段污水排放要达到国家标准。同时，公众对环境 保护的参与积极性在提高，对环境的要求也越来越高，铁路站段未经达标排放的 污水，污染农田等周边环境，引起矛盾纠纷的事例时有报道。公众环境意识的提 高要求铁路站段加强对排放污水的管理，做到达标排放【3 1 。但是，许多站段的污水 处理设施较差，达不到国家排放标准，而且由于单个中小站段污水排放量小，污 水情况差异大，增加了处理的难度。虽然有些站段建立了污水处理设施，但是由 于基础数据资料太少造成设计的处理设备与水量、水质不相匹配，污水处理能力 不是太大，就是太小，而且由于操作技术要求严格，价格成本又很高，对于地处 偏远地区的中小站段生活污水的处理很不适合，从而造成了处理效果不好，设备 闲置等不良后果。近年来，有少数高等学校和科研院所对铁路污水的处理进行了 初步研究，但由于时间、经费原因，其研究内容欠系统、深入。因此，十分需要 结合铁路中小站区污水排放规律，并根据当地实际情况研究提出适宜处理铁路中 小站区生活污水的新技术，即“新型节能污水处理技术”。 为此，2 0 1 0 年铁道部科学技术司委托中国铁道科学研究院环控劳卫所和北京 交通大学展开对铁路中小站区生活污水处理技术的研究，并签订了关于“铁路新 型节水应用技术研究利用新型节能光电技术处理生活污水技术 的科研开发 合同( 合同编号：2 0 1 0 2 0 0 3 一d ) 。本课题在对我国东北、西南、华东地区现有铁路 中小站段进行调查研究的基础上( 具体包括对各类站段污水排放规律及变化规律 北京交通大学硕士学位论文 进行调查测量，对典型站段污水排放现状及存在问题进行调研，对各类典型站段 污水水质指标的变化规律进行监测) ，根据我国铁路中小站区生活污水的特点及不 同站区地理环境的差异，将新型节能技术与传统的污水处理方法相结合提出“新 型节能生态污水处理系统 。为验证新型污水处理技术的可行性，在铁科院怀柔试 验基地设置中试规模的节能型污水处理工艺，然后运用数学模型对该工艺的污水 处理效果进行分析和优化，提出该工艺在不同情况下运行的边界条件。最后利用 层次分析法和模糊数方法对节能型污水处理系统进行了效益分析的工作，为将本 次研究成果直接用于铁路站段污水处理工程建设提供重要科学依据。 1 2 铁路生活污水的国内外研究现状 1 2 1铁路生活污水的国外研究现状 对于铁路站段污水的排放，发达国家具有完善的环境保护法律，加上公众的 环境保护意识较高，市政设施完善的小部分专项污水单独处理后达标排放，多数 进入城市污水处理系统统一处理后达标排放。在铁路粪便污水、洗涤污水和含油 污水等专项污水处理方面已经形成非常成熟的工艺和体系。 法国对于高速动车段内列车排污设施储存罐中的污水，是通过压缩空气送入 城市下水道。根据资料介绍为了达到规定的排放标准，必要时用水稀释这些污水 后再排放到p a d s 地区下水道，由城市污水处理设施统一处理【4 】。 日本列车段对于生活污水和粪便污水的处理分两种情况：一是稍加处理后排 至城市下水道。如瓜东日本公司上越新干线新泻车辆基地列车的粪便污水和生活 污水排入城市下水道。另一种处理情况是较彻底的处理后排放，其排放标准比排 至下水道的要严格【5 4 】。 德国铁路企业的环境保护意识较高，柏林动力段对整备场车皮洗刷水建立了 污水处理厂，并实现了污水处理后回用，既减少了污染排放又节约了水资源，已 通过了i s 0 1 4 0 0 0 认证。德国铁路均已采用密闭式厕所，车上收集的污物在终点站 的整备场排入地面设施，地面接收一般采用移动式真空吸粪车或固定式地面真空 接收系统，收回的污水经化粪池后排入市政管网，最终进入城市污水厂i s - 9 。德国 铁路企业的环境保护工作做得都很好。此外，勃兰登认证中心也对德国铁路的车 辆修理厂等单位进行了i s 0 1 4 0 0 0 认证。 1 2 2 铁路生活污水的国内研究现状 2 引言 目前对于铁路的污水处理研究以生产污水的专项处理为主，也产生了一些较 为成熟的工艺技术：如机务段、车辆段的含油污水处理采用气浮处理；酸碱废水 采用中和处理；粪便污水就地设化粪池处理等 1 0 - ：i 】。国内对铁路典型站段污水排放 规律及匹配处理技术研究较少，特别是中小站段的研究相对更少。铁路中小站区 生活污水具有以下特点：污水水量小，一般为lo - - - - 5 0 0 m 3 d 污水水质污染负荷低于 市政污水等，根据路内环保部门的铁路站区污水监测资料显示，其主要污染物指 标为c o d 。5 0 - - 2 5 0 m g l ，b o d 。3 0 , - - , l o o m g l ，氨氮l o - 5 0 m g l ，s s5 0 2 2 0 m g l ， 石油类5 - - - - 3 0 m g l ! m - 1 3 。铁道科学研究院、铁道第一勘察设计院、兰州交通大学、 铁道第三勘察设计院等单位相继开展了对铁路污水的处理研究，但大多针对大的 站段铁路洗涤污水的处理，或者针对铁路含油污水的处理，针对中小站段生活污 水处理的较少，所得到的研究成果由于诸多等问题难以推广应用到中小站段。现 介绍研究的几种典型处理工艺体系 1 4 - 1 6 】： ( 1 ) 强化一级处理系统 2 0 0 0 年铁道科学研究院环控劳卫所和铁道第四勘察设计院设备处共同承担了 “铁路中小站区生活污水强化一级处理实验研究 的科研任务，针对中小站区生 活污水处理，提出了化学一生物絮凝联合强化一级处理生活污水工艺，采用强化 一级处理污水其费用很低，不需要曝气，操作简单、方便。但是其处理效果有限， 不能达到一级标准。 ( 2 ) 地下过滤田处理系统 铁道第三勘察设计院结合京九铁路工程建设，通过不同水量、不同地层、不 同季节的对比试验，确定地下过滤田系统( 人工流料层、土壤层等) 在不同条件 下的最佳设计及运行管理模式。提出该系统适用于铁路中小站区的生活污水处理， 处理水量5 一- 2 0 m 3 d ，进水水质b o d 1 2 0 m g l ，处理系统要求土壤透水性较好的砂 土、亚砂土、亚粘土地区，地下水位3 o m 以下。这种系统对于地下水的潜在危害 是显而易见。 ( 3 ) 塘处理系统 稳定塘被应用于铁路污水处理，一般多在偏远地区、地广人稀地区使用，如 青藏线格尔木站区污水处理，南疆线阿克苏等站区污水处理等。从应用的情况看， 铁路正在使用的稳定塘一般存在以下问题：均是按传统稳定塘设计，多为一级塘， 工艺简单，处理效果较差，进出水水质相差不多，缺乏必要的预处理措施一级人 工强化措施，塘淤积严重，环境卫生条件差，稳定塘内藻类过量繁殖，造成水体 二次污染，有些塘防渗不当，导致污水下渗，甚至没有污水流出，污染地下水。 ( 4 ) 氧化沟处理系统 铁路第三勘察设计院通过一系列技术改进后，将单沟交替工作式氧化沟应用 北京交通大学硕士学位论文 于铁路中小车站污水处理，改进后的单沟交替工作式氧化沟处理工艺流程简单， 处理构筑物少，运行管理简便、抗冲击负荷能力强。比较好地适应了铁路中小车 站污水处理的特点，满足中小站区污水处理的要求，并成功用于在胶州至新沂新 建铁路工程生活供水站污水处理，但是该工艺占地面积大，低温时运行效果差。 1 3研究内容及技术路线 1 3 1 研究内容 ( 1 ) 对典型站段污水排放规律调查研究 对典型站段污水排量及变化规律进行调查测量； 对典型站段污水水质指标( c o d 、n h 3 - n 及其它特征污染物) 的变化规律进 行监测； ( 2 ) 铁路中小站段新型节能污水处理技术研究 开展现场试验，在铁科院怀柔试验基地建立中试规模的节能型污水处理系统； 建立数学模型，对该工艺的污水处理效果进行分析和优化并提出该工艺在不同 情况下运行的边界条件； 综合效益分析； 1 3 2 研究重点 本课题研究通过分析铁路典型站段污水排放规律及水质水量特征，找出现有 站段污水处理存在的问题，提出新型节能生态污水处理系统。在铁科院怀柔试验 基地设置中试规模的节能型污水处理系统；并建立数学模型，对该工艺的污水处 理效果进行分析和优化并提出该工艺在不同情况下运行的边界条件。最后利用层 次分析法和模糊数方法对节能型污水处理系统进行了综合效益分析的工作，为将 本次研究成果直接用于铁路站段污水处理工程建设提供重要科学依据。 1 3 3 研究方法 ( 1 ) 资料的系统收集 收集国内外相关资料，了解并掌握目前国内外有哪些新型节能污水处理技术 及比较实用的污水处理方法，把握铁路站区污水处理技术的研究动态和进展情况， 掌握铁路典型站段污水特征及污水处理技术研究方面取得的主要成果和存在的基 4 引言 本问题。 ( 2 ) 现场调研取样分析 选择位于不同自然地理条件下的西南、西北、东南、东北四个片区对中小客 运站污水排放及水质、水量情况进行调研，对其污水组分、性质等基本特征和处 理技术现状及存在的问题进行调查、取样、测试分析，为后续研究奠定基础。 ( 3 ) 数学模型分析 在铁科院怀柔试验基地设置中试规模的节能型污水处理系统，然后根据反应 器中反应物的流动特征和净化机理，建立数学模型对该工艺的污水处理效果进行 分析和优化，最终提出该工艺在不同情况下运行的边界条件。 ( 4 ) 综合效益分析 为了从整体和系统的角度对节能型污水处理系统的综合效益进行分析，本文 运用层次分析法和模糊数方法进行研究，提出了一套以定量为主，定性与定量相 结合的评价指标和方法。 1 3 4 技术路线 针对本研究课题的必要性和科研合同要求，课题组确定了如下的研究技术路 线： 首先在东北、西南、华东三个片区对现有典型中小站段废水排放现状及存 在问题进行调研。 分析目前典型铁路中小站段污水达标处理工艺中存在的问题和不足，提出 节能型污水处理技术。 开展现场试验，并运用“数学模型 对节能型污水处理工艺的处理效果进 行分析和优化，最终提出该工艺在不同情况下运行的边界条件。 综合效益分析，运用层次分析法和模糊数方法进行研究。 其技术路线框图如图1 1 所示： 北京交通大学硕士学位论文 图1 - 1 技术路线图 f i g 1 1t e c h n o l o g yr o u t ed i a g r a m 1 4技术方案的制定 目前应用的生态治污技术主要有：以微生物为处理核心的生物处理技术、具 有动植物生态系统的生态塘处理技术、以植物和微生物为主要处理功能体的湿地 处理技术。但这些技术在具体的实践中均存在一些问题：生物处理技术虽然能够 有效的去除水体中有机污染物，提高溶解氧含量，但是它占地面积大、水力负荷 6 引言 低、净化能力有限，系统运行受气候影响大，寒冷地区冬季表面会结冰，夏季易 滋生蚊蝇、散发臭味：生态塘处理技术在冬季气温较低的时候处理效果并不理想。 针对铁路站段生活污水处理采用单一形式的生态处理工艺均难以达到目标， 研究的最佳技术方案应该是将不同类型生态工艺进行优化组合，形成复合型绿色 生态体系，即超深厌氧塘、曝气池、人工湿地床组合功能的新型节能生态处理系 统。在充分发挥各类生态工艺技术优点基础上，做到设计结构合理，筛选、培育 乃武和净化能力强的湿地植物品种并进行合理搭配组合，形成良性循环的生态系 统，充分发挥各类生物、植物、植物根系微生物类群的各层次净化功能，才能达 到良好的处理效果。将污水处理与利用相结合 设计的新型节能生态处理系统工艺流程如图1 2 所示： 厂 广 厂 厂 广 厂 厂 j 污水h 躺h 卜叫黜h 人工湿地h 枞h 排入槲网l 1，j i一f一1一i，一1一1一 图1 - 2 新型节能生态污水处理系统工艺流程图 f i g 1 2t h ec r a f tf l o wd i a g r a mo fn e we n e r g y - s a v i n ge c o l o g i c a lw a s t e w a t e rt r e a t m e n ts y s t e m 7 铁路典型站段污水排放规律及处理技术研究 2 铁路典型站段污水排放规律及处理技术研究 目前，我国现有铁路中小站区1 0 0 0 多个，每年产生污水1 5 0 0 多万吨，c o d 2 0 0 0 多吨，氨氮6 0 多吨，对环境造成了巨大的影响。因此，需要我们对铁路中小站区 生活污水处理技术进行调查研究并提出适宜新型节能生态污水处理技术。为了解 铁路中小站区生活污水处理技术及应用现状，特对东北、西南、华东三个地区中 典型站段的水质水量特点做进一步的调研分析。 2 1铁路典型站段污水水质水量调研 为了解铁路中小站段生活污水排放规律及水质水量特征，特分为三个片区( 东 北、西南、华东) 对中小站段污水水质水量情况进行现场调研，共调查了9 个客 运站段。 2 1 1 东北片区 2 1 1 1 林盛堡站 ( 1 ) 简介 林盛堡站客流量为1 0 0 0 儿天，属于三等站，其定员是6 7 人，但加上浴室、 做饭、电话等人员为1 0 0 1 1 0 人。其供水是集中抽取地下水，污水处理方式是挖 坑进行地下渗透处理污水。 ( 2 ) 污水水质水量隋况 表2 1 林盛堡站水质水量监测结果 t a b 2 一lm o m m f i n gr e s u l t so f w a t e rq u a l i t ) ，a n dq u a n t i t ya tl m s h e n gf o r ts t a t i o n 9 北京交通大学硕士学位论文 续表2 1 数据来源：铁路典型站段污水排放规律及处理匹酉已技术研究报告 ( 3 ) 存在的问题 虽然利用地下渗透处理污水费用极低，但是这样极容易污染地下水，尤其是 其供水时抽取地下水，而且抽水的特点与渗透坑相距不远，这是一个很严重的问 题，应该杜绝，因为一旦污染会使这一片区的水源出现问题，危及当地人民的生 命。 2 1 1 2 葫芦岛北站 ( 1 ) 简介 葫芦岛北站客流量2 0 0 天，属于三等站，其定员3 9 人，但实际工作人员为 1 0 0 多人。其供水也是地下抽水，污水经过生物转盘的处理后排入五里河。执行标 准是d b 2 1 6 0 8 9 一级标准。污水水量为4 0 m 3 d ，处理工艺流程如图2 1 所示。污 水处理设施的工作方式为：每天8 ：0 0 1 1 ：0 0 从调节沉淀池以恒速抽到生物转盘进 1 0 铁路典型站段污水排放规律及处理技术研究 行处理其它时间处于闲置状态。 图2 - 1 工艺流程图 f i g 2 1t h ec r a f tf l o wd i a g r a m ( 2 ) 污水水质水量情况 表2 - 2 葫芦岛北站水质水量监测结果统计 t a b 2 - 2m o n i t o r i n gr e s u l t ss t a t i s t i c so fw a t e rq u a l i t ya n dq u a n t i t ya th u l ui s l a n dn o r t hs t a t i o n 数据来源：铁路典型站段污水排放规律及处理匹酉己技术研究报告 ( 3 ) 存在问题 采用生物转盘处理污水其费用低，不需要曝气，不需要排泥，操作简单、方 便。但是由于转轴的机械性能的关系，其不能长期运行，现在已经出现转轴磨损 的情况，每天只能运行几个小时。但是生物转盘这种处理工艺并不太适合间歇式 的运行。 2 1 1 3 茶坞站 ( 1 ) 简介 茶坞站为区段站，于1 9 8 8 年建成使用，外排污水主要来源于生活污水，日排 放量约3 0 0 m 3 左右，无污水处理设施。 ( 2 ) 污水水质水量情况 北京交通大学硕士学位论文 表2 3 茶坞站生活污水水质分析 t a b 2 3a n a l y s i so fs e w a g ew a t e rq u a l i t ya tc h a w us t a t i o n 取样时间p h ( m g l ) s s ( m g l ) c o d ( m g l ) b o d 5 ( r a g l ) e 油类( m g l ) 9 0 5 219 ：0 07 5 47 5 2 3 74 7 4 6 9 0 5 2 11 2 ：0 07 6 3 3 12 0 33 2 3 9 9 0 5 2 11 4 ：0 07 6 38 4 5 0 86 28 9 0 5 2 11 6 ：0 07 5 43 2 2 0 35 1 6 8 9 0 5 2 12 0 ：0 07 5 61 21 0 2 3 63 7 9 0 5 2 12 2 ：0 0 7 5 44 9 1 3 63 62 8 平均值7 64 62 11 4 25 数据来源：沈阳铁路局 从表中我们可以看出其排放的污水水质特征与市政污水非常相似，c o d 汀在 2 0 0 m g l 左右，b o d 5 在4 0 m g l 左右，石油类在5 m g l 左右。 2 1 2 西南片区 2 1 2 1 燕岗站 ( 1 ) 简介 燕岗站客流量为1 0 0 多儿天，属于二等站，其工作人员为3 0 0 多人，需要对 经过的火车进行上水。其污水通过明渠排放。 ( 2 ) 污水水质水量情况 从表中我们可以看出其排放的污水水质特征与市政污水非常相似，污染负荷 稍偏低，c o d 盯都在1 0 0 m g l 左右，n h a - n 在2 5 m g l 左右。 表2 - 4 燕岗站水质水量监测结果统计 t a b 2 - 4m o n i t o r i n gr e s u l t ss t a t i s t i c so fw a t e rq u a l i t ya n dq u a n t i t ya ty a n g a n gs t a t i o n 1 2 铁路典型站段污水排放规律及处理技术研究 续表2 - 4 数据来源：铁路典型站段污水排放规律及处理匹配技术研究报告 2 1 2 2 峨嵋站 峨嵋站客流量为1 2 0 0 多人天，属于三等站，其工作人员为2 0 0 多人。其供水 是集中抽取地下水，污水处理方式是就近排入农田进行灌溉。由于其出水管是埋 在农田下面，所以无法监测到水量和水质情况，也无法判断其符不符合农田灌溉 标准。 2 1 2 3 宜宾站 只有生活废水无工业废水，经化粪池处理后排入城市管网，但宜宾市的城市 污水厂正在修建，所以现在的生活废水都是直接排入长江。职工人数为1 3 0 人， 用水量为4 5 0 0 吨月，客流量为4 5 0 0 人日。 2 1 3 华东片区 2 1 3 1 镇江站 只有生活废水无工业废水，污水排入城市管网。从表中我们可以看出其排放 的污水水质特征与市政污水非常相似，污染符合稍偏低，c o d 凹都在1 0 0 m g l 左 右，n h 3 一h 在4 0 m g l 左右。 1 3 北京交通大学硕士学位论文 表2 5 镇江站水质水量监测结果统计 t a b 2 5m o n i t o r i n gr e s u l t ss t a t i s t i c so f w a t e rq u a l i t ya n dq u a n t i t ya tz h e n j i a n gs t a t i o n 数据来源：铁路典型站段污水排放规律及处理匹配技术研究报告 2 1 3 2 常州站 只有生活废水无工业废水， 量约为5 0 0 吨天。 2 1 3 3 昆山站 只有生活废水无工业废水， 有污水处理设施一化粪池。 排入城市管网，其站内职工大概有6 0 0 人，用水 站内只有职工约6 0 人，废水量约为5 0 吨天，设 2 2铁路典型站段水量变化规律及特征研究 2 2 1 客运站水量变化规律分析 1 4 铁路典型站段污水排放规律及处理技术研究 2 2 1 1 林盛堡站 根据现场调查监测的结果，林盛堡站2 0 0 6 年7 月9 日至7 月1 1 日污水水量 变化图分别如图2 2 、2 3 和2 - 4 所示： o 6 o 5 4 3 2 o 1 o o o 6 0 5 0 4 工 皇0 3 嘲| * 0 2 上 n 蛔| 长 0 1 o o 1 o o 8 o 6 o 4 0 2 o o 时间h 图2 22 0 0 6 年7 月9 日林盛堡站水量变化情况 f i g 2 - 2w a t e rq u a n t i t yc h a g es i t u a t i o na tl i n s h e n gf o r ts t a t i o ni nj u l y9 ，2 0 0 6 时间h 图2 32 0 0 6 年7 月l o 日林盛堡站水量变化情况 f i g 2 3w a t e rq u a n t i t yc h a g es i t u a t i o na tl i n s h e n gf o r ts t a t i o ni nj u l y10 ，2 0 0 6 时间h 图2 - 42 0 0 6 年7 月1 1 日林盛堡站水量变化情况 f i g 2 - 4w a t e rq u a n t i t ye h a g es i t u a t i o na tl i n s h e n gf o r ts t a t i o ni nj u l yl l ，2 0 0 6 1 5 北京交通大学硕士学位论文 从图中我们可以看出一天之内污水水量出现两个高峰期：一是中午1 2 点左右， 一是下午1 7 点左右。这正符合站段食堂做饭、洗碗时间用水量加大的规律，所以 用水量也会加大。 2 2 1 2 燕岗站 燕岗站2 0 0 6 年1 0 月1 日至1 0 月3 日污水水量变化图分别如图2 5 、2 6 和2 7 所示： 40 o 2 5 2o 0 图2 52 0 0 6 年1 0 月1 日燕岗站水量变化情况 f i g 2 5w m e rq u a n